【注釋與辯疑12】H核磁共振圖譜簡析

用電磁波照射有機化合物樣品，有機化合物分子中¹H氫原子核，在外加磁場中能分裂稱兩個能級。當受到電磁波照射時，如果電磁波的能量正好等于兩個能級差，¹H氫原子核可以吸收一定能量，從低能級躍遷到高能級，發生1H核磁共振。用核磁共振儀可以記錄到樣品的共振吸收電磁波有關信號（吸收峰），得到樣品的1H核磁共振圖譜。分析¹H核磁共振圖譜，通過化學位移，吸收峰的峰面積和積分值、吸收峰的分裂情況，可以推測含氫原子的基團在碳骨架上的位置和數目。我們可以用乙醇的核磁共振圖譜為例作粗淺分析。

（1）若有機化合物分子中氫原子所處的化學環境不同，這些氫原子產生共振時吸收電磁波的頻率不同，吸收峰在圖譜上出現的位置也不同（這種差異稱為化學位移），因而形成一定數目的特征吸收峰。一般采用(CH₃)₄Si(四甲基硅烷TMS)為標準化合物，把它的化學位移值定為0 ppm，來判斷帶測化合物樣品中不同化學環境的氫原子產生共振時吸收形成的吸收峰的化學位移。化合物中質子周圍的電子云密度越小，化學位移越大。吸收峰的數目反映了有機分子中氫原子化學環境的種類。特征峰的高度越高，處于相同環境的氫原子數目越多，該吸收峰的強度(也稱為面積)之比代表不同環境H的數目比。

（2）分子中相鄰碳原子上所連接的質子，存在相互影響，能引起吸收峰的分裂，形成多重峰。當只有一個相鄰碳或相鄰碳上的H原子數相同時，核磁共振譜中信號分裂成多重峰的數目和相鄰碳上所連接的H原子的數目n相關數目為n 1。例如，CH₃CH₂OH中，－CH₃應該分裂成3重峰，－CH₂應該分裂成4重峰。當某個氫核鄰近碳上的H原子不相同時，峰的裂分數目為（n 1)(n' 1)(n'' 1)。例如化合物Cl₂CH－CH₂－CHBr₂中，兩端兩個基團－CHCl₂和－CHBr₂中的H并不相同，-CH₂-應該裂分成為(1 1)(1 1)=4重峰。

（3）不同吸收峰所占據的總面積（即吸收峰的強度）之比等于不同環境中的氫原子數比。多重峰所占面積和未分裂的單峰面積相等。如CH₃CH₂OH的¹H核磁共振圖譜，有3個吸收峰，則有3種H，3個峰強度比為：3:2:1，三種氫原子的個數比是：3:2:1。